SKRIPSI
UJI IN VITRO BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE DALAM
CAIRAN TUBUH BUATAN
SITI ROHIMAH
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Uji In VitroBiphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh Buatan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2015
ABSTRAK
SITI ROHIMAH. Uji In Vitro Biphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh Buatan. Dibimbing oleh KIAGUS DAHLAN dan AKHIRUDDIN MADDU.
Bhiphasic Calcium Phosphate (BCP) merupakan penggabungan senyawa HA dan β-TCP. BCP memiliki sifat yang bioaktif dan biokompatibel dari HA dan resorbable dari β-TCP sehingga dapat digunakan dalam implan tulang dan memungkinkan menyeimbangkan dalam proses pembentukan jaringan tulang. Sintesis BCP dilakukan dengan metode mekanik yaitu dengan mencampurkan secara langsung HA dan β-TCP. Pembuatan BCP dilakukan dengan dua variasi HA dan β-TCP (70%/30% dan 30%/70%). Sampel-sampel pelet BCP tersebut kemudian diuji in vitro dengan variasi waktu hari ke 3, 6, 9, 12 dan 15 dalam larutan simulated Body Fluid pada suhu 37°C dan dilakukan penimbangan massa sebelum dan sesudah dilakukan uji in vitro. Hasil XRD BCP sebelum dilakukan uji in vitro dihasilkan pada penelitian ini adalah 31.43% HA/ 68.57% β-TCP dan 72.73% HA/ 27.27%. uji in vitro dilakukan dengan merendam dua jenis sampel BCP dengan komposisi fasa yang berbeda pada larutan SBF selama 15 hari dengan pengambilan data kandungan kalsium dan fosfat yang teresorbsi dalam SBF pada hari ke 3, 6, 9, 12 dan 15. Hasil uji memperlihatkan bahwa sifat bioresorbsi BCP cenderung dipengaruhi oleh komposisi fasa, khususnya kandungan HA dan β-TCP. Semakin tinggi kandungan TCP maka semakin mudah resorbable suatu material BCP. Seiring dengan itu, semakin tinggi kandungan HA semakin sulit resorbable suatu material BCP.
Kata kunci: BCP, β- TCP, HA, in vitro, SBF
ABSTRACT
SITI ROHIMAH. In Vitro Testing of Biphasic Calcium Phosphate in Simulated Body Fluid. Supervised by KIAGUS DAHLAN and AKHIRUDDIN MADDU.
Bhiphasic Calcium Phosphate (BCP) is combination of HA and β-TCP. Characteristic of BCP is bioactive and biocompatible from HA and resorbable
from β-TCP until can be used of bone implant and enable balance of process in the forming of the tissue bone. Synthesis of BCP is made by mechanical method and is made two variation of HA and β-TCP (70%/30% and 30%/70%). The in vitro testing of BCP pellet by soaking them in replenished Simulated Body Fluid solutions for 3, 6, 9, 12 and 15 days at 37°C and are done of mass considering before and after the in vitro testing. XRD analysis of BCP before the in vitro test. The BCP that used in this research is 31.43% HA/ 68.57% β-TCP dan 72.73% HA/ 27.27%. The in vitro bioresorbable test was carried out by immersion of the BCP simples into into simulated body fluid (SBF) during 15 days, with measurement of calcium and phosphate release from two samples BCP on the 3, 6, 9, 12 and 15 days. The result shows that rate of bioresorbtion tends to be influenced by the HA and β-TCP content. The higher TCP content the more bioresorbable the BCP. In contrary, the higher HA content the less bioresorbable the BCP.
UJI IN VITRO BIPHASIC CALCIUM PHOSPHATE DALAM
CAIRAN TUBUH BUATAN
SITI ROHIMAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT dan shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Berkat rahmat dan hidayah Allah SWT, penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul “Uji In Vitro Biphasic Calcium Phosphate dalam Cairan Tubuh Buatan”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan motivasi, bimbingan, semangat dan doa kepada penulis
2. Kakak Riani dan kakak Nurhasanah serta adik Sunardi yang telah memberi doa dan semangat kepada penulis
3. Mamang Ipin dan bibi Ida telah membantu dan mendoakan kepada penulis 4. Bapak Dr. Kiagus Dahlan dan Dr. Akhiruddin Maddu selaku pembimbing I
dan pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam penulisan skripsi
5. Ibu Ani selaku penguji yang telah memberikan saran dan kritik serta bimbingan kepada penulis.
6. Bapak Bambang yang telah memberikan nasehat, bimbingan dan semangat kepada penulis
7. Kaka Fitri, kak Jayanti, Ibu Eli, kak Liza, kak Nani dan kak Aisyah yang telah memberikan bimbingan, saran dan kritik
8. Yulina Jayanti selaku patner penelitian dan teman-teman biofisika material 9. Sahabat Sri Afriyani, Asmareta PM dan Nadia Septiani yang telah
memberikan semangat, doa dan senantiasa mendampingi penulis
10.Seluruh Dosen pengajar, Bapak Firman, Bapak Jun, dan seluruh staf Departemen Fisika
11.Teman-teman fisika 47, 48 dan 49 untuk kebersamaannya
12.Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu terimakasih atas dukungannya
Keterbatasan manusia membuat penulis merasa perlu kritik dan saran dari rekan-rekan demi kemajuan penelitian ini. Semoga usulan penelitian ini bermanfaat bagi semuanya.
Bogor, Juni 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Hipotesis 2
METODE 2
Waktu dan Tempat Penelitian 2
Alat dan Bahan 2
Prosedur Penelitian 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Hasil 5
Pembahasan 5
SIMPULAN DAN SARAN 11
Simpulan 11
Saran 11
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 13
RIWAYAT HIDUP 20
DAFTAR TABEL
Volume Larutan Ionik untuk Pembuatan SBF 4
Pengambilan Data Uji In Vitro 5
Data Hasil Sintesis BCP 6
Parameter Kisi BCP 8
Pengukuran Konsentrasi Kalsium dan Fosfat 9
Nilai Kecepatan Bioresorbsi BCP 10
Pengukuran Perubahan Massa BCP 10
DAFTAR GAMBAR
Pola XRD Sampel BCP A (70% HA/30% β-TCP) 6
Pola XRD Sampel BCP B (30% HA/70% β-TCP) 7
Konsentrasi Kalsium dan Fosfat Larutan SBF terhadap Periode Waktu 9
Massa Sampel BCP Sebelum dan Sesudah 15 Hari 11
Diagram alir penelitian 13
DAFTAR LAMPIRAN
Diagram alir penelitian 13
Dokumentasi Penelitian 14
JCPDS Hidroksiapatit dan Beta-Trikalsium Fosfat 15
Pola XRD BCP 17
Perhitungan Parameter Kisi BCP 19
Perhitungan Kecepatan Bioresorbsi BCP 19
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Material dalam bidang medis banyak dibutuhkan untuk memperbaiki kerusakan tulang. Hal ini disebabkan Setiap tahun jutaan orang menderita penyakit tulang yang ditimbulkan oleh trauma, tumor dan patah tulang. Beberapa diantaranya tidak dapat ditanggulangi dengan baik bahkan keadaannya semakin parah karena kurangnya bahan pengganti tulang yang ideal.1 Jenis material yang dapat digunakan adalah biomaterial yang bersifat biokompatibel, bioaktif, biodegradasi dan tidak mengandung toksik.2 Biomarial adalah material yang
digunakan untuk memperbaiki dan mengganti fungsi jaringan tubuh. Adanya interaksi dengan jaringan tubuh menyebabkan biomaterial harus memiliki sifat-sifat biokompatibilitas, yaitu kemampuan suatu material untuk bekerja selaras dengan tubuh tanpa menimbulkan efek lain yang berbahaya.3
Biomaterial sintetik merupakan biomaterial yang menggunakan reaksi kimia. Biomaterial yang umumnya digunakan dalam implan tulang adalah Hidroksiapatit (HA) dan Bheta-tricalcium phosphate (β-TCP). Biomaterial yang biasanya digunakan sebagai pengganti tulang adalah hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) dan beta-tricalcium phosphate (β-Ca3(PO4)2).4 Kedua material
ini memiliki komposisi kimia yang mendekati struktur tulang dan gigi. HA memiliki sifat bioaktif dan biokompatibel yang tinggi.5 Sedangkan β-TCP memiliki sifat yang resorbable. Biomaterial yang ideal tidak hanya memiliki sifat bioaktif tetapi harus juga resorbable.
Penggabungan HA dan β-TCP menghasilkan Bhiphasic Calcium Phosphate (BCP).6 BCP memiliki sifat yang bioaktif dan biokompatibel dari HA dan resorbable dari β-TCP sehingga dapat digunakan dalam implan tulang dan memungkinkan menyeimbangkan dalam proses kecepatan pembentukan jaringan tulang. Biokeramik yang ideal memiliki sifat bioaktif dan bioresorbable untuk memberi ruang bagi tumbuhnya jaringan tulang baru. Penggabungan kedua biokeramik tersebut memberikan kemungkinan untuk mengontrol kecepatan biodegradasi sehingga dapat disesuaikan dengan kebutuhan terapi penyembuhan kerusakan tulang.7
Biomaterial untuk implantasi tulang menggunakan senyawa kalsium fosfat yang memiliki kekuatan tinggi karena komponen utama mineral tulang adalah senyawa kalsium fosfat.. Meninjau sifat tersebut, HA merupakan senyawa apatit yang banyak digunakan dibidang ortopedik. Kombinasi beberapa fase kalsium fosfat dapat dilakukan untuk menghasilkan biomaterial yang optimum dan dapat mempercepat proses remodelling. HA memiliki stabilitas yang tinggi. Pada penggunaannya HA dimodifikasi dengan menambahkan fase kalsium fosfat lain yang memiliki kelarutan yang tinggi bertujuan untuk menghasilkan bagian yang dapat terdegradasi selama remodelling tulang.
2
Perumusan Masalah
1. Bagaimana hasil sintesis sampel BCP dengan dua variasi komposisi HA/β -TCP yaitu 70/30 dan 30/70 setelah dikarakterisasi?
2. Bagaimana pelepasan ion-ion selama berada di dalam larutan SBF dan perubahan massa setelah perendaman dalam larutan SBF?
3. Bagaimana kecepatan resorbsi sampel BCP dalam larutan SBF? Tujuan
1. Menyintesis dua variasi komposisi sampel BCP dari cangkang telur ayam. 2. Mengetahui sifat bioresorbsi sampel-sampel BCP melalui uji in vitro dengan
mengamati pelepasan ion-ion selama berada di dalam larutan SBF dan perubahan massa BCP setelah perendaman dalam larutan SBF dengan variasi waktu yaitu hari ke 3, hari ke 6, hari ke 9, hari ke 12 dan hari ke 15.
3. Mengetahui kecepatan resorbsi sampel-sampel BCP. Hipotesis
1. BCP dengan komposisi HA yang tinggi mengakibatkan sulit teresorbsi dan BCP dengan komposisi β-TCP yang tinggi mengakibatkan mudah teresorbsi. 2. Perubahan massa pada sampel BCP menunjukkan adanya biodegradasi
ditandai dengan perubahan massa BCP.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2015 – Juni 2015. Sintesis dilakukan di Laboratorium Biofisika Material, Departemen Fisika IPB, Kampus IPB Darmaga. Sintering sampel dilakukan di LIPI. Karakterisasi XRD dilakukan di kampus UIN. Sedangkan karakterisasi AAS dilakukan di Balai Tanah.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah wadah sampel, erlenmeyer, gelas piala, crussible, pipet tetes, magnetic stirrer, corong, spatula, kertas saring Whatman 41 diameter 11, furnace nebhertherm, furnace vulcan, hot plate, neraca digital, aluminium foil, mortar, alat infus, alat X-ray diffraction (XRD) dan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).
Bahan-bahan yang digunakan yaitu cangkang telur ayam, aquades, aquabidest, H3PO4, (NH4)2HPO4 dan pelarut SBF. Pelarut SBF dengan komposisi
KCl 0.8 M, NaCl 2 M, NaHCO3 0.54 M, MgSO4.7H2O 0.2 M, CaCl2 52.5 mM,
3
Prosedur Penelitian .
Sintesis Biphasic Calcium Fosfat
Sintesis BCP dilakukan dengan metode mekanik dimana serbuk HA dicampurkan dengan serbuk β-TCP yang masing-masing dibuat dengan menggunakan bahan dasar cangkang telur. Sintesis BCP diawali dengan kalsinasi cangkang telur, sintesis HA dan β-TCP. Kalsinasi cangkang telur terlebih dahulu dibersihkan. Setelah dibersihkan cangkang telur dikeringkan, cangkang telur yang sudah kering kemudian di panaskan (kalsinasi) menggunakan furnaceNebertherm pada suhu 1000 0C dengan waktu selama 5 jam.8 Sintesis HA dilakukan dengan mereaksikan antara Ca dari cangkang telur dengan (NH4)2HPO4 dalam 100 ml
aquabides. Metode yang digunakan adalah presipitasi dalam waktu 1.5 jam dan distiring selama 1 jam. Campuran tersebut kemudian diaging dan disaring menggunakan vakum. Hasil penyaringan dikeringkan pada suhu 110 oC dan
disintering menggunakan furnace dengan suhu 900 oC selama 5 jam. Sintesis β -TCP dilakukan dengan mereaksikan serbuk Ca dari hasil kalsinasi cangkang telur dilarutkan dengan aquabidest sebanyak 100 mL dan sumber fosfat (P) yang dihasilkan dari H3PO4- dilarutkan dengan aquabides sebanyak 100 mL. Metode
yang digunakan adalah presipitasi yaitu dengan cara meneteskan 100 mL larutan H3PO4- ke dalam 100 mL larutan Ca dengan pemanasan dan diaduk menggunakan
magnetic stirrer pada suhu 50 0C. Kemudian disaring dan dilakukan proses sintering pada suhu 1000 0C selama 7 jam.
Pada penelitian ini disiapkan komposisi BCP berdasarkan persen berat serbuk HA dan serbuk β-TCP dengan melakukan pengujian dengan dua sampel BCP. BCP yang digunakan adalah dua variasi komposisi HA/ β-TCP yaitu 70/30 dan 30/70. Sampel-sampel BCP yang sudah ditentukan perbandingannya kemudian distiring selama 1 jam dengan kecepatn putar 300 rpm dan dikeringkan menggunakan furnace pada suhu 110 oC dengan waktu tahan 5 jam. Masing-masing sampel BCP tersebut dibuat pellet.
Karakterisasi XRD
XRD dilakukan untuk mengetahui parameter, kisi, dan derajat kekristalan. Hasil analisis sampel HA dan β-TCP dibandingkan dengan puncak HA dan β-TCP dari data Joint Commite on Powder Diffraction Standards (JCPDS). Penentuan fasa BCP adalah dengan membandingkan setiap puncak HA dan β-TCP dari data JCPDS.
Preparasi pelarut SBF :
Simulated Body Fluid (SBF) adalah larutan sintetik yang memiliki komposisi ionik mendekati komposisi dalam plasma darah. Dalam penelitian ini SBF dibuat dengan mencampur larutan-larutan ionik KCl 0.8 M, NaCl 2 M, NaHCO3 0.54 M, MgSO4.7H2O 0.2 M, CaCl2 52.5 mM, Tris+HCl 0.77 M, NaN3
4
Tabel 3 Volume larutan ionik untuk pembuatan SBF
Larutan Ionik SBF (mL) dengan cara menambahkan secara berurutan KCl, NaCl, NaHCO3, MgSO4.7H2O,
CaCl2, Tris+HCl, NaN3, KH2PO4 sesuai dengan Tabel 3 ke dalam 70 ml
aquabides. Hasil pencampuran ditambah dengan aquabides sampai 100 ml. SBF yang hasilkan dengan cara yang sama telah diuji konsentrasi ionik yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Uji In Vitro dengan Larutan SBF
5
Tabel 4 Pengambilan data uji in vitro Waktu
Proses sintesis BCP dilakukan dengan teknik mekanik yaitu dengan menggabungkan serbuk HA dan β-TCP. Sintesis BCP dibuat dengan dua variasi komposisi HA/ β-TCP yaitu 30/70 dan 70/30. Masing-masing BCP diberi kode BCP A dan BCP B. Hasil sintesis BCP disajikan pada Tabel 5.
Massa BCP yang dihasilkan dari BCP A dan BCP B mengalami pengurangan massa. Terjadi pengurangan massa pada sampel BCP setelah proses sintering dikarenakan berkurangnya uap air seiring dengan kenaikan suhu sintering dan serbuk sampel yang menempel pada dinding gelas piala selama proses sintesis dilakukan.9,10
6
(Joint Comittee on Powder Diffraction Standards). Untuk mengetahui fasa yang terbentuk pada sampel BCP A dan BCP B dengan membandingkan puncak-puncak tertinggi dengan data JCPDS 09-0432 untuk HA dan JCPDS 09-0169 untuk β- TCP. Hasil karakterisasi XRD BCP A dan BCP B ditunjukkan pada Gambar 1 dan Gambar 2 (halaman 7).
Pola XRD yang dihasilkan pada Gambar 1 menunjukkan bahwa terbentuk fasa BCP A murni yang terdiri atas HA dan β-TCP. Fasa HA mempunyai empat puncak tertinggi pada sudut 2 sebesar 25.84o, 31.82o, 32.97o dan 32.24o. Fasa β -TCP mempunyai tiga puncak tertinggi pada sudut 2 sebesar 27.8o, 31.08o dan 27.8o.
Pola XRD yang dihasilkan Gambar 2 menunjukkan fasa BCP murni yang terdiri atas HA dan β-TCP. Fasa HA mempunyai empat puncak tertinggi yaitu pada sudut sebesar 25.87, 31.82, 32.94 dan 32.33. Fasa β-TCP mempunyai tiga puncak tertinggi yaitu pada sudut sebesar 31.06o, 34.38o dan 27.81o.
Tabel 5 Data hasil sintesis BCP
7
Gambar 2 Pola XRD Sampel BCP B (70% HA/30% β-TCP)
Sampel BCP A dan BCP B setelah disinterring dari hasil karakterisasi XRD komposisi masing-masing BCP mengalami perubahan tetapi tidak berubah secara signifikan. Pada BCP A menghasilkan komposisi 31.43% HA dan 68.57% β-TCP, sedangkan pada BCP B menghasilkan komposisi 72.73% HA dan 27.27% β-TCP . Hal ini dikarenakan saat proses pengeringan pada suhu 1100 C BCP melepaskan uap air.
Perhitungan parameter kisi ditentukan dengan menganalisis data XRD menggunakan metode Cohen (Lampiran 5, halaman 20). Nilai parameter kisi dengan menggunakan metode Cohen mempunyai nilai yang sama dengan JCPDS. JCPDS HA mempunyai nilai parameter kisi a = b = 6.884 Å dan c = 9.418 Å. JCPDS β-TCP memiliki parameter kisi a = b = 10.42 Å dan c = 37,38 Å. Parameter kisi dan ketepatan sampel BCP A dan BCP dapat dilihat pada Tabel 6.
Untuk derajat kristalinitas yang dihasilkan dari pola XRD dengan
membandingkan luasan kurva puncak kristal dengan total luasan amorf dan kristal.
Derajat kristalinitas hasil perhitungan didapatkan Sampel BCP A memiliki derajat kristalinitas sebesar 88.63 %, sedangkan sampel BCP B memiliki derajat kristalinitas sebesar 93.72 %. BCP A memiliki derajat kristalinitas yang rendah dibandingkan derajat kristalinitas BCP B. Hasil perhitungan derajat kristalinitas terdapat korelasi antara intensitas pola difraksi sinar-x derajat kristalinitas, semakin tinggi intensitas pola difraksi, maka derajat kristalinitasnya semakin tinggi.11 Hal ini membuktikan bahwa derajat kristalinitas berbanding lurus dengan
puncak intensitas pola difraksi.Sebagaimana yang dijelaskan pada hasil penelitian sebelumnya yang menjelaskan bahwa HA memiliki derajat kristalinitas yang tinggi dibandingkan β-TCP.12
8
Tabel 6 Parameter Kisi BCP
Kode
mengetahui biodegradasi material BCP dari perubahan massa selama periode perendaman. Konsentrasi kalsium dan fosfat dapat diindentifikasi menggunakan atomic absorption spectroscopy (AAS).
Hasil pengamatan selama 3 hari sampai 15 hari material BCP A dan BCP B memiliki sifat bioresobsi terhadap SBF. Hal ini dibuktikan dengan pelepasan ion Ca2+ dan PO4- dari sampel BCP dengan periode perendaman yang dapat
ditunjukkan pada Tabel 7. Perendaman sampel BCP dalam larutan SBF terjadi peningkatan kalsium dan fosfat setelah 3 hari dikarenakan ketika sampel direndam dalam larutan SBF, terjadi pertukaran ion antara permukaan sampel dan larutan akibat perbedaan potensial kimia sehingga menyebabkan pelepasan ion kalsium dan fosfat dari sampel dalam larutan SBF.13
Tabel 7 memperlihatkan bahwa konsentrasi kalsium dan fosfat naik dengan periode perendaman, kenaikan konsentrasi kalsium dan fosfat dihubungkan dengan resorbsi dalam larutan SBF.12 Pada hari ke 6 BCP A dan BCP B mengalami penurunan kalsium hal ini dimungkinkan terjadi pertumbuhan Kristal apatit pada sampel ditandai dengan pengendapan ion.13 Peningkatan kadar ion Ca2+ dan PO4- tertinggi terdapat pada BCP A dikarenakan BCP A memiliki
bioresorbsi yang lebih tinggi dari BCP B.
Gambar 3 memperlihatkan bahwa pada BCP A terjadi peningkatan konsentrasi kalsium dan konsentrasi fosfat lebih tinggi dibandingkan konsentrasi kalsium dan konsentrasi fosfat pada BCP B. Hal ini dapat dijelaskan dengan
9
selisih harinya,12 yaitu 3 hari. Nilai kecepatan bioresorbsi yang didapatkan dari perhitungan selanjutnya dihitung nilai rata-ratanya. Nilai rata-rata dijadikan sebagai nilai kecepatan bioresorbsi BCP. Hasil perhitungan menunjukkan nilai kecepatan bioresorbsi tertinggi berada pada BCP A. Kecepatan bioresorbsi beserta nilai rata-ratanya dapat dilihat pada Tabel 8 (halaman 10).
Tabel 7 Pengukuran konsentrasi kalsium dan fosfat
10
Tabel 8 Nilai kecepatan bioresorbsi BCP Selang waktu (hari)
Tabel 9 memperlihatkan biodegradasi selama periode perendaman. Biodegradasi tertinggi terjadi pada sampel BCP A yang memiliki kandungan TCP tertinggi, hal ini menunjukkan sifat biodegradasi dari TCP yang menyebabkan BCP A mengalami pengurangan massa lebih tinggi dari massa awalnya dibandingkan BCP B. Biodegradasi semakin bertambah selama periode perendaman. Hasil pengamatan biodegradasi pada BCP A dan BCP B mengalami penurunan pada hari ke 15, hal ini mengidentifikasi menurut soon-Ho Kwon 2003 bahwa yang terjadi tidak hanya proses degradasi kalsium dan fosfat saja tetapi kemungkinan terjadi pembentukan fasa lain berupa CO3-apatit pada permukaan
sampel akibat pelepasan ion-ion Ca2+ dan PO4- dari BCP B.
Gambar 4 menunjukkan biodegradasi BCP A dan BCP B sebelum dan sesudah uji in vitro mengalami pengurangan massa BCP. BCP A dan BCP B mengalami biodegradasi selama periode perendaman dalam SBF sehingga berat sampel secara keseluruhan mengalami penurunan. Biodegradasi tertinggi terjadi pada BCP A yang memiliki komposisi TCP tertinggi karena sifatnya yang mudah terdegradasi sedangkan BCP B memiliki kandungan HA tertinggi yang sifatnya sulit terdegradasi.
Tabel 9 Pengukuran perubahan massa BCP
11
Gambar 4 Massa sampel BCP sebelum dan sesudah uji in vitro 15 hari
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Sintesis BCP menggunakan metode mekanik dengan dua variasi komposisi 30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP berhasil dilakukan. Hasil sintesis BCP (30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP) yang diperoleh yaitu 31.43% HA/68.57% β-TCP dan 72.73% HA/27.27% β-TCP. Derajat kristalinitas sampel BCP dengan komposisi 30 HA/70 β-TCP memiliki derajat kristalinitas sebesar 88.63 %, sedangkan sampel BCP dengan komposisi 70 HA/30 β-TCP memiliki derajat kristalinitas sebesar 93.72%. Parameter kisi yang terbentuk pada sampel BCP (30%HA/70 β-TCP dan 70HA/30 β-TCP) sudah diatas 96%. Informasi yang diperoleh dari hasil XRD menunjukkan sampel BCP murni dengan munculnya puncak HA dan β-TCP pada pola XRD.
Uji in vitro pada larutan SBF menunjukkan terjadinya bioresorbsi dan biodegradasi material BCP selama periode perendaman dalam larutan SBF. Pelepasan kalsium dan fosfat dalam larutan SBF tertinggi terdapat pada BCP yang memiliki komposisi 30%HA/70 β-TCP. Hubungan komposisi BCP dengan sifat bioresobsinya memperlihatkan semakin tinggi kandungan β-TCP maka semakin mudah resorbable suatu material BCP. Seiring dengan itu, semakin tinggi kandungan HA semakin sulit resorbable suatu material BCP.
Saran
Perlu dilakukan sintesis BCP berpori dalam uji in vitro untuk mengetahui sifat bioresorbsi, biodegradasi, biokompatibel dan bioaktif BCP. Selain itu dapat diketahui komposisi BCP terbaik untuk proses implan. Kemudian dilanjutkan uji secara in vivo pada hewan coba untuk dapat digunakan sebagai implan manusia.
12
DAFTAR PUSTAKA
1. Murugan R, Ramakrishna S. Bioresorbable composite bone paste using polysaccharide based nano hydroxiapatite. Biomaterials. 2004. 25:3829-3835.
2. Darwin D. Aplikasi teknik isotop dan radiasi pada pembuatan biomaterial untuk keperluan klinis. Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VI Jakarta. 2008.
3. Cahyanto, Arief. Makalah Biomaterial. Bandung: Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Padjadjaran. 2009.
4. Takazaki, et al. BMP-2 Release and dose-response studies in hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate. Bio-Medical Materials and Engineering. 2009. 19:141-146.
5. Sastry P, Subramanian M, Mater J. Preparation and characterization of a new bioinorganic composite: collagen and hydroxyapatite. Journal of National Institute Materials Science. 2000. 32:155.
6. Garrido, et al. Biphasic calcium phosphate bioceramics for orthopaedic reconstructions: clinical outcomes. International Journal of Biomaterials. 2011.
7. Ramay HRR, Zang M. Biphasic calcium phosphate nanocomposite porous
scaffolds forload-bearing bone tissue engineering. Journal Biomaterial.
2004. 25:5171–5180 .
8. Pankaew P, Hoonnivathana E, Limsuwan P, Naemchanthara K. Temperature effect on calcium phosphate synthesized from chicken eggshells and ammonium phosphate. Journal of Applied Sciences. 2010. 10(24): 3337-3342
9. Hardiyanti. Sintesis dan karakterisasi β-tricalcium phosphate dari cangkang telur ayam dengan variasi suhu sintering. [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2013. 1-9.
10.Ramadhani I. Sintesis senyawa kalsium fosfat dengan teknik presipitasi single drop. [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2012. 3.
11.Sugandi. Sintesis Hidroksiapatit Berpori dari Cangkang Telur Ayam dengan Matriks Selulosa Nata De Coco dan Natrium Alginat. [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. 2014.
12.Herdianto, Nendar. Studi bioresorbabilitas biokeramik biphasic calcium phosphate (BCP) sebagai material pengganti tulang. [thesis]. Jakarta: Universitas Indonesia. 2011.
13
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian
Pencetakan Pelet Persiapan Sampel
Sintesis HA Sintesis β-TCP
Sintesis BCP 70/30 dan BCP 30/70
Karakterisasi XRD
Uji In-Vitro dalam Larutan SBF
Karakterisasi AAS
Penyusunan Skripsi Mulai
Analisis Data
Preparasi Pelarut SBF
14
Lampiran 2 Dokumentasi Penelitian Gambar 5 Sintesis HA
Gambar 6 Sintesis β-TCP
Serbuk CaO Presipitasi pada suhu ruang
Aging
Sintering 900 0C Serbuk HA
Serbuk CaO Presipitasi pada suhu 50 0C
Sintering 1000 0C
15
Gambar 7 Sintesis BCP
Lampiran 3 JCPDS Hidroksiapatin dan Beta-Trikalsium Fosfat Hidroksiapatit
Serbuk β- TCP
Serbuk HA Serbuk BCP
16
17
19
Lampiran 5 Perhitungan Parameter Kisi BCP
Perhitungan parameter kisi kristal dihitung melalui metode Cohen dengan persamaan sebagai berikut:
Σ α sin2θ = C Σ α2 + B Σ αϒ + A Σ αδ
Σ ϒ sin2θ = C Σ αϒ + B Σ ϒ2 + A Σ ϒδ
Σ β sin2θ = C Σ αδ + B Σ ϒδ + A Σ δ2
Dimana:
C =
α = (h2 + hk + k2)
B =
ϒ = l2
A =
δ = 10 sin22θ
Lampiran 6 Perhitungan Kecepatan Bioresorbsi BCP
Kecepatan =
20